Trabajo sobre el hierro

Introducción
Breve reseña del hierro
Cómo se obtiene el acero inoxidable
¿Qué es la hemocromatosis?
Alimentos ricos en hierro
Extracción del hierro
Industrias del hierro en Venezuela (1975)
Conclusión
Bibliografía

Introducción

El hierro es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe y tiene una masa atómica de 55,6 u. Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5%. Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica.

Es uno de los elementos más importantes del Universo, y el núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al moverse un campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un período de la historia recibe el nombre de Edad de Hierro.

Breve reseña del hierro

Se tienen indicios de uso del hierro, cuatro milenios antes de Cristo, por parte de los sumerios y egipcios.

En el segundo y tercer milenio, antes de Cristo, van apareciendo cada vez más objetos de hierro (que se distingue del hierro procedente de meteoritos por la ausencia de níquel) en Mesopotamia, Anatolia y Egipto. Sin embargo, su uso parece ser ceremonial, siendo un metal muy caro, más que el oro. Algunas fuentes sugieren que tal vez se obtuviera como subproducto de la obtención decobre.

Entre 1600 a. C. y 1200 a. C. va aumentando su uso en Oriente Medio, pero no sustituye al predominante uso del bronce.

Entre los siglos XII a. C. y X a. C. se produce una rápida transición en Oriente Medio desde las armas de bronce a las de hierro. Esta rápida transición tal vez fuera debida a la falta de estaño, antes que a una mejora en la tecnología en el trabajo del hierro. A este periodo, que se produjo en diferentes fechas según el lugar, se denomina Edad de Hierro, sustituyendo a la Edad de Bronce. En Greciacomenzó a emplearse en torno al año 1000 a. C. y no llegó a Europa occidental hasta el siglo VII a. C. La sustitución del bronce por el hierro fue paulatina, pues era difícil fabricar piezas de hierro: localizar el mineral, luego fundirlo a temperaturas altas para finalmente forjarlo.

En Europa Central, surgió en el siglo IX a. C. la cultura de Hallstatt (sustituyendo a la cultura de los campos de urnas, que se denomina primera Edad de Hierro, pues coincide con la introducción de este metal.

Hacia el 450 a. C. se desarrolló la cultura de La Tène, también denominada segunda Edad de Hierro. El hierro se usa en herramientas, armas y joyería, aunque siguen encontrándose objetos de bronce.

Hacia finales del siglo XVIII y comienzos del XIX se comenzó a emplear ampliamente el hierro como elemento estructural (en puentes,edificios, etc). Entre 1776 a 1779 se construye el primer puente de fundición de hierro, construido por John Wilkinson y Abraham Darby. En Inglaterra se emplea por primera vez en la construcción de edificios, por Mathew Boulton y James Watt, a principios delsiglo XIX. También son conocidas otras obras de ese siglo, por ejemplo el Palacio de Cristal construido para la Exposición Universal de1851 en Londres, del arquitecto Joseph Paxton, que tiene un armazón de hierro, o la Torre Eiffel, en París, construida en 1889 para la Exposición Universal, en donde se utilizaron miles de toneladas de hierro..

Cómo se obtiene el acero inoxidable

El acero inoxidable es un acero de elevada resistencia a la corrosión, dado que el cromo, u otros metales aleantes que contiene, poseen gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él formando una capa pasivadora, evitando así la corrosión del hierro (los metales puramente inoxidables, que no reaccionan con oxígeno son oro y platino, y de menor pureza se llaman resistentes a la corrosión, como los que contienen fósforo). Sin embargo, esta capa puede ser afectada por algunos ácidos, dando lugar a que el hierro sea atacado y oxidado por mecanismos intergranulares o picaduras generalizadas. Algunos tipos de acero inoxidable contienen además otros elementos aleantes; los principales son el níquel y el molibdeno.

Acero es la denominación que comúnmente se le da, en ingeniería metalúrgica, a una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03% y el 1,76% en peso de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

No se debe confundir el acero con el hierro, que es un metal relativamente duro y tenaz, condiámetro atómico (dA) de 2,48 Å, con temperatura de fusión de 1.535 °C y punto de ebullición 2.740 °C. Por su parte, el carbono es un no metal de diámetro menor (dA = 1,54 Å), blando y frágil en la mayoría de sus formas alotrópicas (excepto en la forma dediamante). La difusión de este elemento en la estructura cristalina del anterior se logra gracias a la diferencia en diámetros atómicos. La diferencia principal entre el hierro y el acero se halla en el porcentaje del carbono: el acero es hierro con un porcentaje de carbono de entre el 0,03% y el 1,76%, a partir de este porcentaje se consideran otras aleaciones con hierro. Cabe destacar que el acero posee diferentes constituyentes según su temperatura, concretamente, de mayor a menor dureza, perlita, cementita y ferrita; además de la austenita (para mayor información consultar un diagrama hierro-carbono con sus constituyentes).

El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas.

¿Qué es la hemocromatosis?

La hemocromatosis es una enfermedad causada por un exceso importante de hierro que se acumula de manera anómala en diferentes tejidos del organismo. El organismo necesita el hierro presente en los alimentos para mantenerse en buenas condiciones, especialmente para producir los glóbulos rojos de la sangre (los hematíes o eritrocitos) que sirven para transportar el oxígeno a todos los rincones del cuerpo. Los hematíes contienen grandes cantidades de hierro. La carencia de hierro produce anemia, pero el exceso de hierro resulta tóxico. El organismo tiene pocos medios para deshacerse del hierro sobrante, de manera que éste se acumula en los tejidos y produce lesiones y enfermedades.

¿Cuál es la causa de la hemocromatosis?

La sobrecarga de hierro puede producirse por un incremento de la absorción de hierro en el intestino cuando el organismo no lo necesita. Esto se denomina sobrecarga primaria de hierro. Normalmente este trastorno se debe a una alteración hereditaria que se llama hemocromatosis hereditaria.

Alimentos ricos en hierro

existen dos tipos de hierro, el que se encuentra en los alimentos de origen vegetal llamado hierro no Hem que se absorbe en menor medida (entre 5 y 20%) que el hierro de origen animal llamado hierro Hem que se absorbe en hasta un 35%. A continuación te mostramos los 6 alimentos que más hierro contienen independientemente del origen del alimento y su absorción en el organismo.

1. Almejas: para nuestra sorpresa las almejas contienen alrededor de 24mg de hierro por cada 100 gramos, lo cual representa más de lo que necesitamos a diario (8mg los hombres adultos y 18mg las mujeres en edad fértil). Lo que ocurre con estos alimentos es que son de escaso consumo en nuestra dieta habitual y además, tienen una elevada relación costo/cantidad.

2. Cereales integrales: los cereales que nos ofrece el mercado hoy en día son muy ricos en hierro debido a su fortificación y mantenimiento en la corteza del grano, su contenido oscila entre los 7 y los 12 mg por cada 100 gramos de producto. No obstante, no debemos olvidar que la fibra y su origen vegetal reducen significativamente la absorción, por lo que para optimizar su asimilación en el cuerpo, recomiendo consumir los cereales con un jugo de naranja recién exprimido o un poco de limón rico en vitamina C.

3. Vísceras: el hígado de carne vacuna, así como la morcilla elaborada a base de sangre roja, son excelentes fuentes alimenticias de hierro Hem, de fácil absorción, ya que contienen alrededor de 8mg por ciento y 14 mg por ciento, respectivamente. Como verán estos alimentos contiene tanto hierro, por la sangre de origen animal que contiene hemoglobina, lo cual provee un hierro listo para ser absorbido.

4. Legumbres: la soja en grano así como la lenteja, son las leguminosas con más contenido en hierro no Hem, ya que poseen 7 y 8 mg por cada 100 gramos, respectivamente. Su absorción es menor a la del hierro contenido en las carnes, pero su bajo costo y sus ventajosos nutrientes, nos ofrecen un alimento ideal para prevenir anemias y demás carencias nutricionales.

5. Vegetales verdes: las espinacas y las acelgas contienen entre 3 y 4 mg por ciento de hierro de baja absorción, pero como sucede con las legumbres, son alimentos de bajo costo, cuya composición puede beneficiar grandemente al organismo. Además, al combinarlas con cítricos ricos en vitamina C o con un poco de carne, su absorción se incrementa para que el organismo aproveche más de su hierro.

6. Carnes: la carne vacuna, de pollo, de pescado, de pavo, de cerdo y otras, todas contienen hierro en cantidades que rodean los 2 mg por cada 100 gramos aproximadamente. Es un hierro de fácil absorción y que, exceptuando los vegetarianos, todos incluimos habitualmente en nuestra dieta.

Llevando una dieta variada, nunca puede faltarnos hierro en la dieta, por lo que lo único que debemos atender es sus requerimientos corporales, que pueden verse aumentados ante situaciones especiales, como por ejemplo, demandas extraordinarias de oxígeno, pérdidas de sangre u otras.

Extracción del hierro

El hierro que se utiliza en la industria suele proceder fundamentalmente de dos sitios:

a) De las minas.

b) De la chatarra, es decir, a través del reciclado de automóviles, electrodomésticos,…..

En este apartado vamos a estudiar cuales son los pasos que hay que seguir para obtener el hierro en la minería, tanto si se trata de una mina subterránea o una mina a cielo abierto.

1) El primer paso será hacer explotar la roca, por ejemplo, con dinamita.

2) El material que se ha soltado gracias a la explosión se carga en camiones.

Todos los pasos que siguen tienen como objetivo separar la parte del mineral que tiene hierro (mena), de la tierra, rocas y otras impurezas (ganga). Para ello debemos realizar las siguientes operaciones:

3) Los camiones se hacen pasar por arcos detectores de metal, de esa forma descartamos aquellos que no tienen metal, los cuales directamente son eliminados.

Los camiones que si tienen metal son llevados a la planta de tratamiento en la que se realizan los siguientes pasos:

4) Primero se trituran las rocas, para facilitar la separación de la mena y la ganga.

5) Finalmente se pueden eliminar parte de las impurezas mediante imanes o mediante flotación (se aprovecha que el hierro pesa más que las rocas, o pueden emplearse detergentes que se pegan al hierro y lo hacen flotar).

Luego este material es secado y pasado por otros agitadores en los que se les hace girar para que se forme una masa esférica y se vaya endureciendo.

Una vez hecho esto, ya tenemos un material de hierro pero que no son puros ya que tienen oxigeno, adquirido en el proceso anterior, denominado peletización, Para eliminar este oxigeno, se colocan las esferas de mineral en unos grandes hornos en el cual se inyectan gas para que al reaccionar con el oxígeno este se libere quedando solo el mineral de hierro.Este mineral en forma de esfera es conocido como pelets y es la materia prima para la industria siderúrgica ya que ha partir de ahí se hace el acero. En algunas industrias no se hacen de formas esféricas sino como una pequeña almohadilla, del tamaño aproximado de un jabón, conocido como briquetas.

Este material se convierte en la materia prima para la industria siderúrgica ya que a partir de ahí se crea el acero; el cual se hace en grandes hornos a altas temperaturas en el cual al hierro se le agrega carbono, magnesio, vanadio, manganeso, níquel y otros materiales dependiendo del tipo de acero a crear y la utilidad que se le vaya a dar.

Industrias del hierro en Venezuela (1975)

El 1º de enero de 1975 el Presidente Carlos Andrés Pérez, en acto histórico celebrado en Ciudad Piar, proclamó solemnemente la nacionalización de la industria del hierro: «Este acto de soberanía que con emoción recibimos todos los venezolanos, debe ser también un acto de voluntad creadora, porque no basta con que los recursos que vuelven a ser objeto de decisiones nacionales sean propios, en el pleno amplio sentido de la palabra, sino que su manejo sea eficiente y útil, y socialmente provechoso».

A partir de 1724, con la presencia de los misioneros capuchinos en Guayana, se inició el interés por el hierro, en un período de trabajo que va desde las forjas catalanas surtidas por las llamadas minas frailescas, hasta la explotación de las vetas de Cupapui, en las vecindades de Upata, y la más productiva de Santa Rosa. Sin embargo, con el correr de los años, el entusiasmo por el hierro se apagó, y no reapareció sino hasta 1883, cuando se otorgó al norteamericano Cyrenius Fitzgerald la primera concesión (22 de setiembre) para la extracción de mineral de hierro en Delta Amacuro.

La empresa Orinoco Iron Company envió en 1901 hacia Baltimore (Estados Unidos) un primer embarque importante de hierro, unas 700 toneladas. Al recibir en 1933 una concesión por traspaso, la Bethlehein Steel constituyó la Iron Mines Company.

Pese a estas concesiones, y al descubrimiento de otras minas importantes, como la de Imataca y San Isidro, la explotación formal en gran escala del hierro venezolano la inició en 1950 la empresa Orinoco Mining, filial de la U.S. Steel.

Como consecuencia del auge siderúrgico, surge Ciudad Piar, fundada el 9 de febrero de 1952. En 1958 se crea el Instituto Venezolano del Hierro. Posteriormente, en 1960, el Presidente Rómulo Betancourt decreta la creación de la Corporación Venezolana de Guayana (CVG). El 9 de julio de 1962 se realiza la primera colada de acero en la planta de Matanzas, que después fue administrada por la nueva empresa CVG Siderúrgica del Orinoco (SIDOR).

El 1º de enero de 1976 inició sus actividades CVG Ferrominera Orinoco C.A., que es la empresa encargada de suministrar el mineral de hierro a SIDOR.

Ferrominera atiende la explotación a cielo abierto de la mina de El Pao, a 45 km de Ciudad Guayana. A través de 57 km de rieles, un tren de 46 vagones transporta el hierro al puerto de Palúa.

El Cerro Bolívar, a 120 km de Ciudad Bolívar, es el de más antigua explotación. Se conoció primero con el nombre de Cerro La Parida, donde la Oliver Iron Mining Company descubrió el 4 de abril de 1947 el enorme potencial de sus yacimientos.

El cinturón ferrífero de Imataca tiene reservas probadas por unos 2.000 millones de toneladas de mineral de hierro. Una muestra de esta mina, descubierta en 1885, obtuvo mención honorífica en la Exposición Universal de París, en 1889.

Las minas de San Isidro son fabulosas. Forman un cuadrilátero ferrífero con los depósitos de Los Barrancos I, Los Barrancos II, Las Pailas y San Joaquín, con reservas probadas de 700 millones de toneladas.

Conclusión

El hierro es el metal duro más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5%) no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magnético. El hierro tiene su gran aplicación para formar los productos siderúrgicos, utilizando éste como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene menos de un 2,1% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundición.

El acero es indispensable debido a su bajo precio y tenacidad, especialmente en automóviles, barcos y componentes estructurales de edificios.

Las aleaciones férreas presentan una gran variedad de propiedades mecánicas dependiendo de su composición o el tratamiento que se haya llevado a cabo.

Bibliografía

*D.F.Shriver, Morrison Profesor of Chemistry, Editorial Reverté.

*www.infoacero.cl/procesos/mina/htm

*http://es.wikipedia.org/wiki/hierro

*www.patagonia.com.ar/rionegro/sierragrande

*http://es.wikipedia.org/wiki/corrosion

Autor:

Alejandra Albornoz

3ro ciencias

Enviado por:

Cochex Figueras

Prof:

Luisa Márquez

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN

U.EA "FRANCISCO ARISTIGUETA BADARACCO"

CUMANÁ – ESTADO – SUCRE

CUMANÁ, JUNIO DE 2013